O documento discute os avanços da biotecnologia ao longo da história, desde as suas origens na antiguidade até os desenvolvimentos modernos. Apresenta definições de biotecnologia, áreas de conhecimento envolvidas e exemplos de produtos obtidos através desta ciência, como medicamentos, alimentos e biocombustíveis. Por fim, discute os desafios do uso da biotecnologia para a produção sustentável de alimentos e energia no futuro.
3. Histórico
Área de conhecimento
Benefícios
Profissão
Definições
Eventos históricos da biotecnologia
Biografia
Conclusão
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4. Entende-se por biotecnologia o conjunto de
técnicas que envolvem a manipulação de
organismos vivos para a obtenção de produtos
específicos ou modificação de produtos. A
biotecnologia também utiliza o DNA em
técnicas de DNA recombinante.
A origem desta palavra é grega: bio = vida;
logos = conhecimento e tecnos = práticas em
ciência.
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6. A biotecnologia é utilizada desde a antiguidade,
na produção de pães e bebidas fermentadas,
porém este era um processo muito artesanal. Hoje
a biotecnologia utiliza técnicas e materiais de
ultima geração. Com o aparecimento de estudos
em microbiologia (fermentação de bebidas)
e biologia molecular (cultura de tecidos), o
conhecimento em manipulação de
microorganismos e genes tornou possível a
produção de diversos medicamentos e alimentos
industrializados. Insulina produzida por bactérias
geneticamente modificadas e produção de
medicamentos a partir de anticorpos monoclonais
são exemplos de avanços biotecnológicos.
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8. A biotecnologia engloba conhecimento das
áreas de microbiologia, genética, bioquímica,
biologia molecular, química e informática. A
introdução da informática ajudou na evolução
das técnicas permitindo a automação,
demonstrando que a ciência e a tecnologia ,
quando trabalham juntas, trazem muitos
benefícios á todos.
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10. Muito do que comemos e utilizamos como
medicamentos são obras da biotecnologia.
Segundo a Convenção sobre Diversidade Biológica
da ONU, biotecnologia significa “qualquer aplicação
tecnológica que use sistemas biológicos, organismos
vivos ou derivados destes, para fazer ou modificar
produtos ou processos para usos específicos.”
Na agricultura, é utilizada em grande escala a
produção de organismo transgênicos: adição de
um gene que codifica uma característica de
interesse no genoma de outra planta. Este gene
pode ser de um fungo, uma bactéria e até de outra
planta.
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12. Podemos citar como produtos obtidos através da
biotecnologia:
Agricultura
- Mudas de plantas, plantas transgênicas, adubos
e pesticidas;
Alimentação
- Cerveja, vinho, pães e queijos
Indústria
- Metais, enzimas, biosensores, biogás, ácidos, etc.
Medicamentos
- Insulina, hormônio de crescimento e outros
hormônios, antibióticos e vacinas.
Meio ambiente
- Purificação da água, tratamento do esgoto e do
lixo.
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14. Biotecnologista é o profissional formado especialista em
Biotecnologia. Este profissional pode atuar na área de saúde,
agro-negócios, indústria, ambiente e educação, em muitas
frentes de trabalho, tais como, biossegurança, produção de
vacinas, desenvolvimento de métodos de diagnóstico,
inseminação artificial, bioinformática, biochips, bioética,
virologia, redes neurais e construção de equipamentos
biomédicos, desenvolvimento de biofármacos, engenharia
genética e de tecidos, biologia molecular, em clonagem,
terapia gênica, transferência de embriões, biomateriais,
genoma, proteoma, biomecânica e biodisponibilidade,
polímeros biodegradáveis, nanotecnologia, bioeletricidade,
bioprocessos - produção e controle de alimentos, produtos
animais, produtos vegetais e microrganismos -, preservação,
conservação e exploração adequada da biodiversidade,
incluindo a biorremediação
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16. “Biotecnologia significa qualquer aplicação
tecnológica que utilize sistemas biológicos,
organismos vivos, ou seus derivados, para
fabricar ou modificar produtos ou processos
para utilização específica."
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18. A definição ampla de biotecnologia é o uso de organismos vivos ou
parte deles, para a produção de bens e serviços. Nesta definição se
enquadram um conjunto de atividades que o homem vem
desenvolvendo há milhares de anos, como a produção
de alimentos fermentados (pão, vinho, iogurte, cerveja, e outros). Por
outro lado a biotecnologia moderna se considera aquela que faz uso
da informação genética, incorporando técnicas de DNA recombinante.
A biotecnologia combina disciplinas tais como genética, biologia
molecular, bioquímica, embriologia e biologia celular, com
a engenharia química, tecnologia da informação, robótica, bioética e
o biodireito, entre outras.
Segundo a Convenção sobre Diversidade Biológica da ONU,
biotecnologia significa “qualquer aplicação tecnológica que use
sistemas biológicos, organismos vivos ou derivados destes, para fazer
ou modificar produtos ou processos para usos específicos.”
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20. 1953: A revista Nature publicou o manuscrito de
James Watson e Francis Crick que descrevia a
estrutura dupla-hélix do DNA. A descoberta da
estrutura do DNA resultou em uma explosão de
pesquisas em biologia molecular.
1956: Heinz Fraenkel-Conrat demonstrou como
uma parte do vírus do mosaico do tabaco pode se
remontar e ser funcional.
1957: Francis Crick e George Gamov elaboraram o
"dogma central"sobre como fun-ciona o DNA para
produzir proteínas.
Matthew Meselson e Frank Sthal demonstraram o
mecanismo da replicação do DNA.
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22. • 1958: O National Seed Storage Laboratory (NSSI) foi aberto em Forti Collin
no Colorado (Estados Unidos), tornando-se a primeira instalação de
armazenamento de longo prazo de sementes no mundo.
• 1965: Cientistas noticiaram que os genes que levam a resistência aos
antibióticos em bactérias são frequentemente estruturas extracromossomais
denominadas plasmídeos.
• 1966: Marshall Nirenberg, Heinrich Mathaei e Severo Ochoa demonstraram
que uma sequência de três bases de nucleotídeos (códon) determina cada um
dos 20 aminoácidos.
• 1970: Howard Temin e David Baltimore, trabalhando independentemente,
isolaram a transcriptase reversa, uma enzima de restrição que corta a molécula
do DNA em regiões específicas. O trabalho descreveu como o RNA viral que
infecta uma bactéria hospedeira usa essa enzima para integrar sua mensagem
dentro do DNA hospedeiro. Essa descoberta levou os cientistas a criar clones
de bactérias e a observar seu funcionamento.
• 1972: Paul Berg isolou e empregou uma enzima de restrição para cortar o
DNA e a DNA ligase para unir duas fitas de DNA e formar uma molécula
circular híbrida. Esta foi a primeira molécula de DNA recombinante.
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24. • 1973: Stanley Choen, Annie Chang e Herbert Boyer usaram setores de DNA
viral e DNA bacteriano com as mesmas enzimas e produziram o primeiro
plasmídeo com DNA recombinante, plasmídeo com dois genes de resistência a
antibióticos.
• 1974: Satanley Choen e Herbert Boyer demonstraram a expressão de um gene
implantado em bactéria por DNA recombinante.
• 1977: Genentech, Inc. mostrou a produção da primeira proteína humana
(somatostatina) sintetizada em uma bactéria.
Walter Gilbert e Allan Maxam, na Universidade de Harvard e Frederick Sanger,
na Inglaterra, desenvolveram o método de sequenciamento de DNA.
• 1978: Gentech, Inc. e o Centro de Medicina Nacional anunciaram a produção
de insulina humana usando a tecnologia do DNA recombinante em laboratório.
David Botstein estabeleceu a técnica de RFLP para análise de polimorfismo
• 1980: Kary Mullis e outros desenvolveram a técnica de PCR (reações
polimerase em cadeia).
• 1982: Gentech, Inc. recebeu aprovação da FDA para comercializar insulina
humana modificada geneticamente.
• 1983: Patentes foram aprovadas para plantas geneticamente modificadas.
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26. • 1985: Plantas geneticamente modificadas resistentes a insetos, vírus e bactéria foram
testadas em campo pela primeira vez.
• 1986: O EPA aprovou a liberação da primeira planta de tabaco geneticamente
modificada.
• 1987: Calgene, Inc. obteve a patente da sequência de DNA da poligalacturonase de
tomate usada para produzir uma sequência de RNA antissenso que aumenta o tempo
de longevidade dos frutos.
• 1990: Michael Fromm reportou transformação estável de milho utilizando
bombardeador de gene.
Consórcio internacional foi estabelecido para o sequenciamento do genoma humano
• 1994: A FDA aprova o primeiro produto alimentício geneticamente modificado (GM),
o tomate FlavrSavr®
• 1995: O Comitê Assessor Australiano (Gmac) permite liberação comercial de cravos
azuis geneticamente modificados.
• 1997: Pesquisadores do Instituto Roslin na Escócia clonaram a ovelha chamada Dolly.
• 1998: Quarenta milhões de hectares de culturas GM são plantadas globalmente.
Predominantemente soja, algodão, canola e milho.
Liberação comercial da soja transgênica tolerante a herbicida é concedida no Brasil e em
seguida proibida por determinação judicial.
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28. • 2000: O genoma da Arabidopsis é completamente sequenciado.
É criada uma variedade de arroz GM com o gene precursor da vitamina A.
• 2001: Sequenciamento completo da bactéria fitopatogênica Xyllela fastidiosa por
consórcio de pesquisadores brasileiros.
Consorcio do Genoma Humano e o grupo Celera publicam o genoma humano
• 2002: O sequenciamento completo do genoma do arroz é realizado por um
consórcio internacional.
A ovelha Dolly morre por problemas respiratórios.
• 2003: Plantas de canola tolerantes a herbicida e milho resistentes a lagartas são
aprovadas nos Estados Unidos.
Milho GM tolerante a herbicidas é aprovado para uso como alimento na
Austrália.
É estabelecida a Comissão Técnica Nacional de Biossegurança (CTNBio) com
finalidade de prestar apoio técnico consultivo e assessoramento ao governo
federal na formulação, atualização e implementação da Política Nacional de
Biossegurança relativa a Organismos GM. Liberação da soja transgênica tolerante
a herbicida no Brasil.
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30. 2006: Liberação nos Estados Unidos do arroz GM para consumo humano.
Uvas geneticamente modificadas são testadas na África do Sul.
2007: Liberação experimental de cana transgênica com alto teor de açúcar
no Brasil pela empresa Allelyx/Monsanto.
Liberação comercial de milho GM resistente a inseto e tolerante a herbicida
no Brasil.
2008: Pesquisadores australianos desenvolvem plantas com altos níveis de
um ácido graxo (UFA) para produzir plásticos, tintas e cosméticos.
Pesquisadores japoneses desenvolvem a primeira rosa azul GM.
Liberação comercial de algodão GM tolerante a herbicida no Brasil.
2009: Liberação comercial da soja GM tolerante a herbicida e algodão
resistente a inseto no Brasil.
Desenvolvimento da terceira geração de plantas GM com propriedades
como tolerância a alta salinidade e seca, ou para produção de produtos
farmacêuticos como vacinas orais, e produtos especializados como plástico
biodegradável.
2010: Craig Venter cria "célula sintética" a partir de um genoma
sintetizado em laboratório
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33. Em um futuro próximo, o desenvolvimento de
bicombustíveis de segunda geração pode elevar os
índices de produção de combustíveis por área plantada
com culturas de potencial energético. No caso da cana-
de-açúcar, os bicombustíveis de primeira geração são
aqueles produzidos a partir da fermentação dos
açúcares presentes no suco da cana, para a produção do
etanol. Já os bicombustíveis de segunda geração são
aqueles obtidos a partir da celulose presente no bagaço,
que é utilizada na produção de álcool combustível.
Assim, a biotecnologia pode auxiliar no
desenvolvimento de variedades ricas em celulose,
visando a uma maior eficiência na produção de etanol.
Essa mesma estratégia pode ser usada em outras
culturas, como o milho, cuja palha pode ser empregada
na produção de bicombustível, enquanto os grãos são
destinados para a alimentação.
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34. O maior benefício da biotecnologia vegetal
para a humanidade, entretanto, será, sem
sombra de dúvidas, a produção de plantas
melhoradas geneticamente, fornecendo suporte
para as exigências atuais e futuras de
segurança alimentar, para o desenvolvimento
de uma agricultura sustentável e para a
preservação dos recursos naturais.
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36. O uso da biotecnologia para a produção de alimentos e
bioenergia representa novas oportunidades, mas
também muitos desafios. Enquanto as estratégias para
a produção de biocombustíveis devem ser adotadas de
acordo com as possibilidades e necessidades de cada
país, a produção de alimentos para a população deve
ser priorizada a fim de evitar riscos à segurança
alimentar, especialmente em países onde os níveis
básicos de fornecimento de alimentos ainda são
insuficientes. Nesse contexto, a biotecnologia pode
auxiliar no desenvolvimento de plantas e métodos com
maior potencial para a produção de combustíveis, sem
a necessidade de aumento na área cultivada
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